JP2005223385A - 電気音響再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はエンクロージャーにスピーカを内蔵した電気音響再生装置にかかるものであり、このエンクロージャーの固定によって生じる共振に基づくスピーカの周波数音圧特性への影響や装置自体の共振を抑制することを目的とするものである。
【解決手段】本発明の電気音響再生装置は、エンクロージャー２または支持部材３であるブラケットに振動検出装置５を設け、検出された信号をスピーカ１を駆動する増幅器４へ負帰還することでエンクロージャー２や支持部材３の振動を補正低減し、共振音の発生を防ぎ音質の向上を図るものである。
【選択図】図１

Description

本発明はスピーカ等を内蔵したスピーカボックス等のエンクロージャーで構成される電気音響再生装置に関するものである。

従来の技術を図５および図６により説明する。図５は従来の電気音響再生装置のブロック回路図であり、図６は同機械等価回路図であり、同図によると、１は電気音響変換器であるスピーカであり、２はこのスピーカ１が内部に取付けられたエンクロージャーであり、３はこのエンクロージャー２を屋内の床や車両の床に固定するための支持部材であり、８は出力信号が前記スピーカ１に入力される増幅器４の音声信号の入力端子であり、外部機器（図示せず）からの音声信号の出力部と接続されるものである。

上記電気音響再生装置は外部からの音声信号を入力端子８に受けて、増幅器４で増幅し、この増幅した音声信号をスピーカ１に入力して、スピーカ１から車室内や室内に放音するものである。

なお、上記従来技術においては増幅器４はエンクロージャー２外のものとして説明したが、エンクロージャー２内に設置される場合もある。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１がある。
特開平１０−３２８９５号公報

しかしながら、上述のような電気音響再生装置においては、図６の機械等価回路図に示すように、支持部材３のコンプライアンス１５とエンクロージャー２の質量１４の共振系の上に、スピーカ１の振動系質量１１とスピーカ１の支持系コンプライアンス１２の共振系が接続された形であるために、音声信号を増幅器４で増幅し、スピーカ１を駆動すると、駆動力がスピーカ１の振動系質量１１とエンクロージャーの質量１４との間にそれぞれ逆方向に同一の大きさで発生し、それぞれの共振系の影響で共振が発生し、スピーカ１からの放音の音圧周波数特性に影響を与えると共に、電気音響再生装置自体の異音発生の原因ともなるものであった。

なお、１３はスピーカの支持系の機械抵抗を表し、１６は支持部材３の機械抵抗を表している。

本発明は以上のような課題を共振の抑制によって解決して優れた音響特性の電気音響再生装置を提供するものである。

以上のような課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の電気音響再生装置は、入力信号を増幅し、エンクロージャー内に装着されたスピーカに出力する増幅器と、前記エンクロージャーの支持部材によって他に固定される電気音響再生装置において、前記エンクロージャーまたは支持部材の振動を検出する検知手段と、この検知手段により検出された振動信号を前記増幅器に負帰還させる負帰還回路を設けたものであり、前記エンクロージャーおよび／または前記支持部材の共振を抑制し、異音の発生の抑制や電気音響再生装置の音響特性の向上を図るものである。

本発明の請求項２に記載のものは、請求項１に記載の検知手段として加速度センサを使用するものであって、センサーとしての入手の容易性とともに、信号処理器に積分回路を設けることで速度信号や振幅信号へ変換が容易に行えるという取り扱いの容易性を有するものである。

本発明の請求項３に記載のものは、請求項１に記載の検知手段により検知された振動が速度に比例した振動信号として負帰還させるものであり、支持部材の機械共振の鋭さを低減する制御を可能とすることができ、振動の抑制により寄与できるものである。

本発明の請求項４に記載のものは、請求項３に記載の振動信号をローパスフィルターを介して増幅器に負帰還させるものであり、位相の変動の激しい高域をカットして負帰還回路の安定化を図ったものである。

本発明の請求項５に記載のものは、請求項４に記載のローパスフィルターのカットオフ周波数をエンクロージャーの質量と支持部材のコンプライアンスで決定される共振周波数より低い周波数に設定したものであり、高域のカットとともに、共振周波数におけるローパスフィルター自体の位相変化を小さくして信号処理器での取り扱いの容易化を図ったものである。

本発明の請求項６に記載のものは、請求項４または請求項５に記載のローパスフィルターを偶数次フィルターとしたものであり、ローパスフィルターの入力に対する出力の位相を０度または１８０度とし、増幅器への混合器を介しての負帰還回路構成時の信号処理器での処理回路の単純化を図れるものである。

以上のように本発明の電気音響再生装置は、エンクロージャーやエンクロージャーの支持部材の振動を検出する手段を設け、この検知手段により検出された信号をスピーカを駆動する増幅器へ負帰還することで前記エンクロージャーおよび／または前記支持部材の共振を抑制し、異音の発生の抑制や電気音響再生装置の音響特性の向上を図るものである。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図４により説明する。なお、説明にあたっては背景技術の説明に用いた従来のスピーカと同一部分には同一番号を付し説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の電気音響再生装置の一実施の形態のブロック図であり、図２（ａ）は同音声入力端子に入力された電気音響再生装置に印加された機械共振を発生させるための代用的な電圧特性を示す電圧特性図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の電圧印加時の支持部材の振幅特性を本実施の形態における負帰還回路の有無により比較した振幅特性図であり、図２（ｃ）は同音声入力端子に正弦波を周波数をスイープさせて入力したときの同支持部材の振幅を本実施の形態の負帰還回路の有無により比較した特性図であり、同図により特に請求項１〜３に記載の発明について説明する。

同図によると、１はスピーカなどの電気音響変換器であり、２はスピーカボックスなどのエンクロージャー２であり、前記スピーカ１を取り付けている。また、このエンクロージャー２は支持部材３で屋内や車両などの床面に固定されている。４は増幅器であり、外部機器（図示せず）からの音声信号の入力端子８を有している。

以上の電気音響再生装置は従来の技術と同様のものであるが、本実施の形態においては前記支持部材３に振動検知手段として振動検知装置５を装着している。この振動検知装置５は支持部材３の振動を電気信号に変換するものであり、変換された電気信号は前記振動検知装置５に接続された信号処理器６を介して負帰還に適した信号に生成され、混合器７において前記音声入力信号と混合されて前記増幅器４に入力されるものである。

なお、信号処理器６においては、振動検出装置５の検出信号が小さい場合には増幅し、また、機械共振周波数等の所望の制御帯域のみを増幅したり、他の帯域の周波数をカットするなどの電気信号処理を行うものである。

以上のように振動検出装置５で検知された機械振動の大きさに応じた電気信号にして負帰還し、増幅器４を介してスピーカ１に入力して前記（エンクロージャー２や支持部材３の）機械振動を抑制制御するものである。

なお、以上の実施の形態においては振動検出装置５は支持部材３に装着されるものとして説明したが、機械振動としては同様のものが検出されるのでエンクロージャー２に装着しても良いものである。

次にその効果について図２（ａ）〜（ｃ）に説明すると、図２（ａ）のような波形の電圧を音声入力信号として入力端子８に入力すると、この入力の立ち上がり時に最大の振動が発生し、次第に減衰していく。この状態を示したものが図２（ｂ）であり、線ａが本実施の形態の電気音響再生装置の支持部材３の振動の減衰特性を示し、線ｂが比較のための従来の電気音響再生装置の支持部材３の振動の減衰特性を示しているが、線ｂの方が線ａより長時間大きく振動していることが判る。

同図により本実施の形態の負帰還回路を用いた方が振動が抑制されることが理解される。

図２（ｃ）は入力端子８に周波数をスイープ入力信号を印加したときの支持部材３の振幅を示すものであるが、線ａ（本実施の形態の電気音響再生装置による支持部材の振幅特性）の方が線ｂ（従来の電気音響再生装置による支持部材の振幅特性）より抑制されていることが理解される。

なお、振幅検出装置５としては、既知の加速度センサーや速度センサーが用いられる。加速度センサーは、加速度に比例した信号であるが、信号処理器６に積分回路を設けることで速度信号や振幅信号へ変換が容易に行えると共に、容易に入手できるものである。

また、加速度センサーなどにより、増幅器前段の混合器に帰還する信号を支持部材の振動速度に比例した信号とすることで支持部材の機械共振の鋭さを低減する制御を可能とすることができ、振動の抑制により寄与できるものである。

（実施の形態２）
図３は本発明の電気音響再生装置の他の実施の形態のブロック図であり、図４（ａ）は同支持部材の振幅特性図、図４（ｂ）は同要部であるローパスフィルターのゲイン周波数特性図を示すものであり、特に請求項４〜６に記載の発明について説明するものであり、実施の形態１と同一部分は同一番号を付与し、説明を省略して説明する。９は実施の形態１の信号処理器６に代わる信号処理器であり、前段にローパスフィルターを設けたものである。

異音等の原因となるのは振動の低域成分であることに着目し、高域成分は微小であると共に、位相の変化も激しくフィードバックによる抑制効果も得がたいため、高域成分をカットすることで、より安定に負帰還をかけることができるようにしたものである。

なお、ローパスフィルターのカットオフ周波数はエンクロージャー２の質量と支持部材３のコンプライアンスで決定される共振周波数より低い周波数が望ましく、更にはローパスフィルターのカットオフ周波数の減衰途中に前記共振周波数の位置がくるように設定するのが望ましく、なお更には、位相のより安定した位置に設定すべきである。

即ち、図４（ａ）に明らかなように、エンクロージャー２と支持部材３との共振周波数は６０Ｈｚ近辺であり、図４（ｂ）にローパスフィルターのカットオフ周波数をそれより以下の１５Ｈｚ近辺に設定することで、ローパスフィルターのゲインの減衰途上にこの共振周波数のポイントを設定したことで、高域のカットとともに急激な共振時の振動信号を減衰させて信号処理器９での取り扱いが容易になるようにしたものである。

なお、更に本実施の形態においては、図４（ｂ）に示す如く位相特性のなだらかな位置（カットオフ周波数付近では位相の変化（傾きｄ）が急峻であり、裾野の方が傾き（ｃ）が緩やかである）に共振周波数の位置を設定したので、位相の変動が少なく負帰還回路は安定したものとなり、振動の抑制効果が安定的に得られるものである。

また、本実施の形態における信号処理器９のローパスフィルターは偶数次フィルターとして設けているが、これは偶数次とすることでローパスフィルターの入力に対する出力の位相を０度または１８０度とし、増幅器４への混合器７を介しての負帰還回路構成時の信号処理器９での処理回路の複雑化を回避するものである。

本発明にかかる電気音響再生装置は、エンクロージャーや支持部材まで含めた機械振動による共振の抑制に効果を有するものであり、音響装置の共振に基づく機械振動による異音等の発生防止に効果を有するものである。

また、増幅器はエンクロージャー内に装着されても、エンクロージャー外に設けてもよく、本発明の応用範囲は広範な音響機器に用いられるものである。

本発明の電気音響再生装置の一実施の形態のブロック図 （ａ）同音声入力端子に入力された電気音響再生装置に印加された機械共振を発生させるための代用的な電圧特性を示す電圧特性図、（ｂ）図２（ａ）の電圧印加時の支持部材の振幅特性を本実施の形態における負帰還回路の有無により比較した振幅特性図、（ｃ）同音声入力端子に正弦波を周波数をスイープさせて入力したときの同支持部材の振幅を本実施の形態の負帰還回路の有無により比較した特性図 本発明の電気音響再生装置の他の実施の形態のブロック図 （ａ）同支持部材の振幅特性図、（ｂ）同要部であるローパスフィルターのゲイン周波数特性図 従来の電気音響再生装置のブロック回路図 同機械等価回路図

符号の説明

１ スピーカ
２ エンクロージャー
３ 支持部材
４ 増幅器
５ 振動検出装置
６ 信号処理器
７ 混合器
８ 入力端子
９ （ローパスフィルターを設けた）信号処理器

Claims (6)

1. 入力信号を増幅してエンクロージャー内に装着されたスピーカに出力する増幅器と、前記エンクロージャーの支持部材によって他に固定される電気音響再生装置であって、前記エンクロージャーまたは支持部材の振動を検出する検知手段と、この検知手段により検出された振動信号を前記増幅器に負帰還させる負帰還回路を設けた電気音響再生装置。
2. 検知手段が加速度センサを使用するものである請求項１に記載の電気音響再生装置。
3. 振動信号が速度に比例した信号とした請求項１に記載の電気音響再生装置。
4. 振動信号をローパスフィルターを介して増幅器に負帰還させる請求項３に記載の電気音響再生装置。
5. ローパスフィルターのカットオフ周波数をエンクロージャーの質量と支持部材のコンプライアンスで決定される共振周波数より低い周波数に設定した請求項４に記載の電気音響再生装置。
6. ローパスフィルターが偶数次フィルターである請求項４または請求項５に記載の電気音響再生装置。

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